báo cáo thí nghiệm cấu kiện điện tử

Dựa vào định luật Ohm ta xác định được dòng điện qua điện trở R2 : Dựa và giá trị của IR2 ta xác định được dòng qua CR2 : - Đặc tuyến dòng một chiều của diode mô tả dòng và điện áp thuận

- -ĐỀ TÀI

Báo cáo thí nghiệm cấu kiện điện tử

- -

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

BÀI 1: 3

SEMICONDUCTOR FUNDAMENTAL 3

Chủ đề 1: Giới thiệu về chất bán dẫn 3

Chủ đề 2 : Diode và chỉnh lưu bán kỳ 3

Chủ đề 3 : Chỉnh lưu toàn kỳ và mạch lọc 6

Chủ đề 4 : Tiếp giáp của Transistor và sự phân cực Dc cho Transistor PNP 10

Chủ đề 5 : Đường tải và hệ số khuyếch đại của Transistor 11

BÀI SỐ 2: 13

CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA F.E.T 13

I THIẾT BỊ 13

II NỘI DUNG: 13

CHỦ ĐỀ 1: LÀM QUEN VỚI BẢNG MẠCH 13

CHỦ ĐỀ 2: FET CÓ CỔNG TIẾP GIÁP – JFET 13

CHỦ ĐỀ 3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI BẰNG JFET 16

CHỦ ĐỀ 4: NGUỒN DÒNG BẰNG JFET 17

CHỦ ĐỀ 5: MOSFET CỔNG ĐÔI 19

CHỦ ĐỀ 6: TRANSISTOR ĐƠN NỐI - UJT 21

BÀI SỐ 3: 23

THYRISTOR VÀ CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 23

Tìm hiểu thyristor và các mạch điều khiển công suất 23

II DỤNG CỤ: 23

III NỘI DUNG: 23

CHỦ ĐỀ 1: LAM QUEN VỚI BẢN MẠCH 23

CHỦ ĐỀ 2: SCR 25

CHỦ ĐỀ 3: ĐIỀU KHIỂN SCR BẰNG TÌN HIỆU DC 26

CHỦ ĐỀ 4 : ĐIỀU KHIỂN SCR BẰNG TÍN HIỆU AC 28

Chủ đề 5: 30

ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT KHI SCR ĐƯỢC KÍCH DẪN BẰNG MẠCH UJT 30

CHỦ ĐỀ 6: TRIAC 32

CHỦ ĐỀ 7: ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT AC BẰNG TRIAC 33

BÀI SỐ 4: 35

BÀI 1:

SEMICONDUCTOR FUNDAMENTAL

I.Thiết bị:

- Máy hiện sóng 2 chiều

- Máy tạo sóng sin

- Diode có một tiếp giáp PN, Transistor có 2 tiếp giáp PN

- Diode,zener, LED khác nhau về kí hiệu

- Ký hiệu của PNP transistor có chiều mũi tên cực BASE,còn NPN thì chiều mũi tênchỉ vào cực Emiter

- Diode có 2 cực Anode và Cathode.Transistor có 3 cực Emiter,Base,collector

Các thông số đo được trên mạnh là :

VA = 10VDC

VR1 = 0.1mV

VR2 = 9.39VVới các giá trị như thế CR1 được phân cực nghịch, CR2 được phân cực thuận

Dựa vào định luật Ohm ta xác định được dòng điện qua điện trở R2 :

Dựa và giá trị của IR2 ta xác định được dòng qua CR2 :

- Đặc tuyến dòng một chiều của diode mô tả dòng và điện áp thuận và ngược

- Khi điện áp phân cực thuận tăng, vượt qua điện áp chắn thì dòng tăng nhanh chóng,với sụt áp trên diode nhỏ

- Khi diode phân cực ngược, có dòng rò nhỏ chạy qua Cho đến khi đạt được điện ápđánh thủng, dòng ngược tăng nhanh chóng, diode bị đánh thủng

- Diode có điện trở thuận thấp, điện trở nghịch cao

mA85.2R

VI

2

2 R 2

Thí nghiệm 2 : Hình minh họa mối quan hệ giữa dạng sóng vào và sóng ra của chỉnh lưu bán

- Diode và điện trở tải hình thành một chỉnh lưu bán kỳ.

- Khi anode của diode được kết nối với tín hiệu xoay chiều, thì tín hiệu ra là xungdương trong bán kỳ dương

- Khi cathode của diode được kết nối với tín hiệu xoay chiều, thì tín hiệu ra là xung âmtrong bán kỳ âm

- Sụt áp trên diode giảm điện thế ra của chỉnh lưu toàn kỳ

Chủ đề 3 : Chỉnh lưu toàn kỳ và mạch lọc.

Mục đích : Hiểu, giải thích và kiểm chứng mạch chỉnh lưu toàn kỳ, mạch lọc và mạchnhân đôi điện áp

Thí nghiệm 1 : Chỉnh lưu toàn kỳ

Vo(pk) = 10V  Vo (avg) = 0.636 x Vo(pk) = 6.36V

Chỉnh lưu toàn kỳ:

- Tần số của tín hiệu ra gấp 2 lần tần số vào

- 4 diode tạo thành mạch chỉnh lưu cầu vì vậy dòng chỉ chảy qua 2 diode trong cùng 1thời gian

- 2 diode dẫn sẽ hướng điện áp làm cho dòng tải luôn chạy theo 1 hướng

- Điện áp đỉnh ra nhỏ hơn diện áp đỉnh vào vì do sụt áp trên 2 diode

- Vo(avg)=0.636xVo(pk)

Thí nghiệm 2 : Mạch lọc

Vo(pk) = 10 V  Vo(pk) = 12V Thêm tụ C1 vào hình vẽ:

Với VOM, dòng điện DC ra = 12V

Kết nối thêm R2 vào mạch như sau :

Dựa vào máy hiện sóng, điện thế gợn sóng :

Vr(pk) = 50mVĐiện thế DC ra :

Vo = 9.2VNối thêm C2 song song vói C1 và R2 như sau :

Dựa vào máy hiện sóng, điện thế gợn sóng :

Vr(pk) = 60mVĐiện thế DC ra :

Vo = 8.7V

Kết luận :

- Tụ lọc ra được gọi là tụ hóa khi kết nối ngang với tín hiệu chỉnh lưu ra

- Tụ xả nhanh chóng tại điện thế chỉnh lưu đỉnh

- Điện thế ra giữa 2 xung bằng không, tụ đã nạp được xả và cung cấp dòng qua tải

- Trước khi điện áp tụ rơi chậm, một xung ra khác từ bộ chỉnh lưu sẽ được nạp lại chođến khi tụ đạt đến điện áp đỉnh

- Thời gian xả trên tụ lớn hơn thời gian nạp

- Độ gợn sóng tồn tại trong dải Volt có thể được giảm xuống đến dải mV

Thí nghiệm 3 :

Mạch nhân đôi điện áp

Cho mạch như hình vẽ :

VI(pk) = 10V  Vo(pk) = 2x VI(pk) = 20V

- 2 diode và 2 tụ lọc có thể tạo thành mạch nhân đôi điện áp

- Mạch nhân đôi điện áp chỉnh lưu tín hiệu vào và lọc tín hiệu ra có điện áp bằng 2 lầnđiện áp vào

- Tại mỗi nữa chu kỳ của tín hiệu xoay chiều, gồm một diode dẫn và 1 tụ nạp

Đặc tuyến của diode Zener

Kết luận :

- Diode được thiết kế để hoạt động an toàn trong miền đánh thủng

- Tại phân cực thuận,diode Zener đóng vai trò như một diode chỉnh lưu

- Dựa vào đặc tuyến phân cực ngược của diode Zener chỉ rằng diode Zener sẽ ngưngdẫn khi VZ đạt tới điểm đánh thủng

- Tại VZ, dòng ngược tăng nhanh, điện áp ngược tăng rất chậm

- Trong mạch diode Zener, điện trở được mắc nối tiếp với điện trở Zener để giới hạndòng có giá trị bằng dòng IZT

- Lượng tăng lên của dòng tải sẽ đượ bù bằng lượng giảm của dòng Zener, đặc tính này

sẽ cho khả năng điều hòa tải của bộ ổn định điện áp

- Độ ổn định của tải theo phần trăm được đo bằng độ thay đổi điện áp trên tải do sựthay đổi ở tải

Chủ đề 4 : Tiếp giáp của Transistor và sự phân cực Dc cho Transistor PNP.

Mục đích : Xác định và giải thích các đặc tính và nguyên lý hoạt động của Transistor, áp

dụng bằng cách đo thử các transistor, và khảo sát chuyển mạch bằng transistor

Exercise 2 :

VE = -1.5V

VBE = 0mV

VCE = -13.6V(R1 = 10KΩ))

2

2 R C

- Điện trở của tiếp giáp JC tùy thuộc vào dòng IB

- Tiếp giáp JE được phân cực thuận sẽ làm cho điện trở Collector – Emitter rất thấp,cho phép dòng chảy trong mạch tương tự như một chuyển mạch kín

- Khi tiếp giáp JE được phân cực ngược, dòng IB = 0 gây ra điện trở Collector - Emittorrất cao, chặn dòng chảy trong mạch Collector, tương tự như chuyển mạch hở

- Khi dòng Collector lớn nhất, transistor dẫn bão hòa nên VCE gần bằng không

- Khi dòng IB = 0 thì không có dòng IC,transistor ở vùng ngắt, VCE gần bằng điện ápnguồn cung cấp

IE = IB + IC

Vì mức dòng IB không đáng kể, nên IC và IE gần như bằng nhau

Chủ đề 5 : Đường tải và hệ số khuyếch đại của Transistor

Mục đích : Hiểu, giải thích và kiểm chứng các trạng thái hoạt động và ảnh hưởng của hệ

số khuếch đại của Transistor nên các dòng điện của transistor bằng cách sử dụng đường tải DC

Thí nghiệm 1 :

VBEO = -2.499V

Đặc tính quan hệ V BEO và I BEO

- Dòng IC lớn của transistor được điều khiển bởi dòng IB nhỏ

- Tỷ số dòng IC và IB được gọi là hệ số khuyếch đại dòng transistor

- Các mạch transitor được sử dụng để khuếch đại tín hiệu nhỏ, thường được thiết kế để

có điểm nằm ở trung tâm đường tải điều này sẽ cho khoảng hoạt động trong vùng tích cực đốivới tín hiệu AC đặt vào

- Việc xác định đường tải sẽ bị ảnh hưởng theo các thay đổi ở nguồn cung cấp collectorhay trị số của điện trở collector

BÀI SỐ 2:

CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA F.E.T

I THIẾT BỊ

- FACET Base Unit

- Bảng mạch FET FUNDAMENTAL CIRCUIT

Nhận dạng các dụng cụ bán dẫn chính và các khối mạch trên bảng mạch FET

2 Nội dung thí nghiệm:

Khảo sát và hiểu được các đặc tính và nguyên lý hoạt động của transistor JFET

2 Nội dung thí nghiệm:

Thí nghiệm 2.1: Đặc tuyến làm việc của JFET.

Mắc mạch như hình vẽ:Đo IDS

Dùng máy hiện sóng điều chỉnh VDS = 10Vdc

Dùng Multimeter đo IDSS :

IDSS = 7.96 mA

Giảm VDS đến 8Vdc: IDSS không đổi

Giảm VDS đến 0Vdc, tăng VDS từ 0 đến 2Vdc: Dòng IDS tăng khi VDS tăng

Mắc mạch lại như hình vẽ: Đo IDS khi thay đổi VGS

Chỉnh VDS =10Vdc VGS = 0Vdc Đo IDSS.

IDSS = 8mA

Giảm VGS đến VGS = -1Vdc, ta thấy IDS giảm

Giảm VGS đến VGS = -10Vdc, dòng IDS giảm đến 0mA

Kết luận:

- VGS phân cực ngược điều khiển dòng IDS

- VGS phân cực thuận không dùng cho JFET

- VGS = 0Vdc, IDSS cực đại

- IDSS giảm đến 0mA tại 1 giá trị xác định của VGS phân cực ngược

- Có 2 vùng hoạt động của JFET: vùng thuần trở, vùng bão hòa (hay vùng thắtkênh)

Thí nghiệm 2.2: Họ đặc tuyến của JFET.

Mục đích: Quan sát họ đặc tuyến ID – VDS để xác định đặc tính của JFET

Nội dung:

Mắc mạch như hình vẽ:

Dùng máy hiện sóng chỉnh GEN 15Vpk-pk tần số f = 1000Hz

Dùng đồng hồ đo chỉnh VGS = 0VdcKết nối máy hiện sóng như hình vẽ, chỉnh máy hiện hiện sóng ở chế độ XY, đểhiển thị đặc tuyến ID – VDS

Chỉnh VGS = -1Vdc.Quan sát dạng sóng

Từ từ giảm VGS đến -10Vdc.Quan sát dạng sóng.Ta có họ đặc tuyến:

Kết luận:

- VGS phân cực xác định đặc tuyến hoạt động của JFET

- IDS có thể giảm đến 0mA tại 1 giá trị xác định của VGS

- VG phải âm đối với JFET kênh n

- Họ đặc tuyến của JFET được tạo ra bằng cách thay đổi VDS và VGS

CHỦ ĐỀ 3: MẠCH KΩ (mA)HUẾCH ĐẠI BẰNG JFET.

1 Mục đích:

Kiểm chứng nguyên lý hoạt động với tín hiệu một chiều và tín hiêuj xoay chiều ởmạch khuếch đại JFET

2 Nội dung thí nghiệm:

Thí nghiệm 3.1: Hoạt động DC của mạch khuếch đại bằng JFET.

Mục đích: Khảo sát và đo các điện áp một chiều của mạch khuếch đại bằng JFET Nội dung:

- Điện áp rơi trên điện trở nguồn tạo ra điện áp phân cực

- Trong mạch phân cực nguồn VDD = VD + VR3

- Phân cực nguồn hay tự phân cực giảm tác động của sự thay đổi IDSS

Do ID, VDD không đổi, VD giảm => CM17 kích hoạt làm R3 giảm

Thí nghiệm 3.2: Hoạt động AC của mạch khuếch đại bằng JFET.

Mục đích: Đo hệ số khuếch đại AC của mạch khuếch đại bằng JFET.

Nội dung:

Mắc mạch như hình vẽ:

Dùng máy hiện sóng điều chỉnh GEN 100mV pk-pk , 1000Hz.

Dùng kênh 2 của máy hiện sóng xác định dạng sóng ra tại cực D => sóng có biên độlớn hơn

- Tụ nối song song với RS làm giảm tác động của RS đến hệ số khuếch đại

- Với mạch cực nguồn chung, tín hiệu đầu ra ngược pha với tín hiệu đầu vào

- Hệ số khuếch đại của JFET khi không có hồi tiếp là hàm số của RL và gm

Av = RL.gm

CHỦ ĐỀ 4: NGUỒN DÒNG BẰNG JFET.

1 Mục đích:

Kháo sát nguyên lý hoạt động của mạch nguồn dòng bằng JFET

2 Nội dung thí nghiệm:

Thí nghiệm 4.1: Nguyên lý hoạt động của nguồn dòng hằng bằng JFET

Mục đích: Quan sát và đo dòng ra của một nguồn dòng hằng bằng JFET

Nội dung:

Mắc mạch như hình vẽ:

Điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ làm ngắn mạch R2 mạch chỉ còn R1 =100Ω).Đo IDSS :

- Giá trị của nguồn dòng không đổi khi thay đổi giá trị điện trở

- Nguồn dòng của một JFET có thể dùng trong phân cực 0 ,cực cổng và nguồn ngắnmạch với nhau

- Giá trị lớn nhất của nguồn dòng không đổi xảy ra khi cực cổng và cực nguồn đượcngắn mạch với nhau

Thí nghiệm 4.2: Sự phân bố công suất và điện áp của JFET

Mục đích: Xác định sự phân bố điện áp và công suất của nguồn dòng bằng JFET.

Nội dung:

Mắc mạch như hình trên (thí nghiệm 4.1)

Điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ làm ngắn mạch R2 mạch chỉ còn R1 =100Ω).Đo IDSS :

CHỦ ĐỀ 5: MOSFET CỔNG ĐÔI

1 Mục đích:

Khảo sát hoạt động DC và AC của MOSFET

2 Trình tự thí nghiệm:

Thí nghiệm 5.1: Các chế độ hoạt động của MOSFET.

Mục đích: Xác định ảnh hưởng của sự phân cực ở các chế độ hoạt động của MOSFET

Kết luận:

- Đối với MOSFET ở chế độ tăng cường kênh, điện áp phân cực dương được đặt, ở chế

độ nghèo kênh, điện áp phân cực âm được đặt vào

MOSFET kênh N kiểu tăng cường/nghèo kênh có thể hoạt động với điện áp G dương hoặc âm, và không tạo nên dòng cổng

Điện áp G âm làm giảm dòng IDS đối với MOSFET kênh N kiểu tăng cường/nghèokênh.

- IDSmax không xuất hiện tại VGS = 0Vdc

Thí nghiệm 5.2: Bộ khuếch đại điện áp bằng MOSFET.

Mục đích: Xác định các đặc tính hoạt động của bộ khuếch đại điện áp bằng MOSFET

kênh N

Nội dung:

Mắc mạch như hình vẽ:

Mắc đồng hồ đo điện thế tại cực D, điều chỉnh R1 để VD = 7.5Vdc

Dùng máy hiện sóng để chỉnh GEN 200mVpk-pk, 1000 Hz

Xác định dạng sóng tại cực D qua kênh 2 của máy hiện sóng Ta thấy tín hiệu ra có biên độlớn hơn tín hiệu đầu vào.

Mắc thêm C4 song song với R6, biên độ tín hiệu đầu ra tăng so với khi không có tụ

Bỏ tụ C4, tín hiệu đầu ra ngược pha so với tín hiệu đâu vào

Mắc sơ đồ mạch lại như hình vẽ:

Chỉnh R1 hết sang chiều kim đồng hồ

Điều chỉnh GEN 200mVpk-pk, 1000Hz

Điều chỉnh R1 ngược chiều kim đồng hồ

, sau đó cùng chiều kim đồng hồ để thay đổi

Vdc tại G2 Ta thấy biên độ sóng ra tại D thay đổi

Kết luận:

- Trong chế độ phân cực bình thường cho MOSFET, VD xấp xĩ ½ VDD

- Trong bộ khuếch đại S chung, tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào

- Dùng tụ nối song song với RS làm tăng hệ số khuếch đại

- MOSFET là thiết bị điều khiển bằng điện áp

- Trong MOSFET cổng đôi cả 2 cổng đều điều khiển dòng ID

CHỦ ĐỀ 6: TRANSISTOR ĐƠN NỐI - UJT.

Dùng đồng hồ đo điện trở để xác định điện trở giữa B1 - B2, B2 - B1, E-B1, E-B2 ta được

R BB (B 1 - B 2 ) = 5,84KΩ (mA), R BB (B 2 – B 1 ) = 5,87KΩ (mA), suy ra B1 - B2 giống như một điện trở; EB1,

EB2 giống như tiếp giáp PN

- Một Ohm kế có thể dùng để kiểm tra UJT

- Điện trở nội xuất hiện giống như 1 giá trị điện trở

- UJT có 1 tiếp giáp giữa PN giữa E và B

- Điện áp đỉnh Emitter có quan hệ với tỉ số dừng nội tại

- Vp = VJ – VD

- Đặc tuyến làm việc của UJT có 3 vùng: vùng ngắt, vùng điện trở âm và vùng bãohòa

- UJT cho thấy đặc tuyến điện trở âm khi dẫn

Thí nghiệm 6.2: Mạch tạo dao động bằng UJT.

Mục đích:

Khảo sát hoạt động của mạch dao động tích thoát bằng UJT

Nội dung:

Nối mạch như hình vẽ:

Nối kênh 1 của máy hiện sóng tại cực E, sóng có dạng răng cưa.

- Dạng sóng tại E là dạng răng cưa

- Dạng sóng tại B1 và B2 lần lượt là xung dương và xung âm

- Xung tại cực Base xuất hiện khi UJT dẫn

- Thời gian dẫn của UJT bằng thời gian xả của tụ

- Tần số hoạt động của mạch phụ thuộc vào tụ định thời, điện trở nạp (R1) và điện trở

mở rộng tại B1

- Tiếp giáp làm xả tụ qua B1 và điện trở tại B1

- Điện trở mở rộng tại B1 cần để tạo xung tại B1

- FACET Base Unit

- Bảng mạch THYRISTOR & POWER CONTROL CIRCUITS

- Nguồn +15V, -15V

- Đồng hồ vạn năng

- Máy tạo sóng Sin

- Máy hiển thị sóng

III NỘI DUNG:

CHỦ ĐỀ 1: LAM QUEN VỚI BẢN MẠCH.

Thí nghiệm 1.2: Liên kết các mạch thyristor trên bảng mạch THYRISTOR & POWERCONTROL CIRCUITS.

THYRISTOR & POWER CONTROL CIRCUITS

Lắp bảng mạch SILICON CONTROLED RECTIFIER (SCR)Điều chỉnh VA=6 vdc

Đo VR4 =0.1mv dc

Nhấn S1 và đo lại VR4 =5.22 Vdc

MẮC BẢNG MẠCH: SCR DC GATE HALF-WAVE AND FULL-WAVE

Bảng mạch: SCR AC GATE AND UJT HALF-WAVE AND FULL- WAVE

Kết nối kênh 1 và kênh 2 của máy hiện sóng ngang qua hai dầu điện trở R8 như hình vẻ

Kiểm chứng nguyên lý hoạt động cơ bản của SCR

2 Nội dung thí nghiệm:

* Thí nghiệm 2.1 :

Mục đích:

- Đo thử 1 SCR bằng đồng hồ vạn năng

- Cần phải có đồng hồ có chức năng đo điện trở hay chức năng đo diod

- Tiếp giáp G-K của SCR chỉ là một tiếp giáp PN nên có thể đo như 1 diod

- Lúc đầu R3 có giá trị lớn nhất (CCW), SCR không dẫn

- Xoay nhẹ R3 và cho tới khi SCR dẫn (có dòng qua R4), VAK=1V và đo dược VGT=0.643V

-Tắt SCR bằng cách cho hở mạch A và R4

Mắc mạch như hình để đo dòng giữ

-Khi SCR đả dẫn ta đo dược VR4=5.23V suy ra dòng chạy qua R4 là IR4 = VR4/R4 =5.23/220 = 0.024A

-Xoay R3 ngược chiều kim đồng hồ (CCW) cho tói khi SCR tắt , tại thời điểm SCRgần tắt ta có VR4=0.33Vdc, suy ra dòng giữ IH= VR4/R4= 0.33/220=0.0015A

Kết luận :

- Điện áp kích khởi cổng VGT là mức điện áp cổng nhỏ nhất cần thiết để mở SCR

- Để xcs định giá trị cua điện áp kích khởi cổng , ta quan sát SCR khi tăng điện áp tạicổng cho đến khi SCR chuyển sang dẫn

- Dòng giử của SCR IH Là dòng anode thuận nhỏ nhất cần thiết để giử SCR ở trang tháidẫn

- Để xác định giá trị dòng giử ta quan sát dòng anode thuận khi giảm dòng anode chotới khi điện áp tại cổng tăng lên đột ngột SCR chuyển sang tắt CHỦ ĐỀ 3: ĐIỀU KHIỂNSCR BẰNG TÌN HIỆU DC